Yüksek-Hassas Titanyum Alaşımı İşleme için Lazer Delme Teknolojisi

Yüksek Vickers sertliği ve düşük ısı iletkenliği ile titanyum alaşımları, geleneksel mekanik delme için, hızlandırılmış takım aşınması, ciddi termal deformasyon ve zayıf işleme hassasiyeti dahil olmak üzere dikkate değer zorluklar sunar. Temassız işlemenin, yüksek hassasiyetin ve yüksek verimliliğin avantajlarını kullanan lazer delme,-titanyum alaşımlı hassas işlemenin engellerini aşar. Üst düzey üretimin-mikron düzeyine ve akıllı üretime yükseltilmesini sağlayabilir.

 

 

Lazer delme, yüksek-enerji-yoğunluğundaki lazer ışınını titanyum alaşımı yüzeyine odaklayarak malzemenin anında erimesine, buharlaşmasına ve plazmaya dönüşmesine neden olur. Kalıntılar yüksek-basınçlı gazla dışarı atılarak yüksek-hassas delikler oluşturulur. Gelişmiş doğası, darbe teknolojisinin yinelenmesinde ve işleme modlarının optimizasyonunda temel atılımlar ile enerji ve işleme süreçlerinin hassas kontrolünde yatmaktadır.

 

Darbe teknolojisi nanosaniyeden pikosaniyeye ve femtosaniyelik ultra-hızlı lazerlere kadar ilerledi. Isıdan- etkilenen bölgeyi (HAZ) 5μm'nin altına indirerek ve yeniden şekillendirilmiş katmanlar gibi kusurları önleyerek doğrudan malzeme buharlaşmasını sağlar. Titanyum alaşımının kızılötesi femtosaniye lazerle işlenmesi, üst düzey üretimin hassasiyet gereksinimlerini karşılayan delik duvarı pürüzlülüğü (Ra), ±2μm delik çapı doğruluğu ve ±1,5μm tekrar konumlandırma doğruluğu sağlar.

 

Ana işleme modları darbeli delme ve trepaning delmedir:

Vurmalı delme darbeler aracılığıyla derinliği kontrol ederek normal mikro deliklerin seri üretimi için oldukça verimli hale getirir;{0}};

 

Trepaning delme, dairesel bağıl harekete dayanır, üstün delik şekli ve duvar kalitesi sağlar ve 50:1'i aşan en boy oranına sahip yüksek-hassaslıkta delikler işleyebilir. 5-eksenli bağlantı dinamik odaklama ve CCD görsel konumlandırma teknolojisiyle birleştirildiğinde, karmaşık kavisli yüzeylerde ve 45 dereceye eşit veya daha az eğim açılarında, delik ekseni ile tasarlanan normal çizgi arasındaki sapma 1,5 dereceye eşit veya daha az olan özel şekilli delikleri de işleyebilir.

 

 

Resim kaynağı:Lazer Delme hakkında sciencedirect

 

 

Geleneksel mekanik delme ve elektrik deşarjlı işleme (EDM) ile karşılaştırıldığında lazer delme, kapsamlı avantajlarla birlikte titanyum alaşımlı hassas işlemede "hassaslık, verimlilik, esneklik ve çevre dostu olma" açısından dördü bir arada teknik rekabet gücü oluşturur. Öne çıkan temel özellikler, ultra-yüksek verimlilik ve hassasiyetteki ikili atılımlardır:

 

200kHz yüksek-frekanslı darbelerle birleştirilmiş yüksek-güçlü fiber lazerler, tek-delik işlemeyi 0,05-0,5 saniyede, EDM'den 10-1000 kat daha verimli hale getirir. Uçak motoru türbin kanadı işleme üretim kapasitesi %300'ün üzerinde artırıldı. Odaklanan nokta boyutu 15μm'den küçük veya ona eşittir, delik çapı doğruluğu ±15μm ve yuvarlaklık %95'ten büyük veya eşittir; geleneksel mekanik işlemeden çok daha hassas olan 0,001 mm ile 1 mm arasında değişen mikro deliklerin kararlı şekilde işlenmesini sağlar.

 

Temassız işleme ve malzemeye tam uyumluluk, uygulama sınırlarını genişletir: Kesme kuvvetinin- neden olduğu deformasyon yoktur, 0,1-50 mm kalınlığa sahip titanyum alaşımı için uygundur; Dalga boylarının akıllı olarak değiştirilmesi, enerji gradyanı telafisi ve 0,2-0,8MPa yüksek-basınçlı yardımcı gaz, termal bariyer kaplamalı titanyum alaşımlı bileşenler için uygun, 50μm'den az veya ona eşit HAZ ile çapaksız ve stressiz-konsantrasyonsuz delik içi işlemeyi gerçekleştirir.

 

Akıllılaştırma ve yeşil üretim, endüstriyel yükseltmeyle uyumlu: Ekipman, işleme parametrelerini dinamik olarak optimize etmek için yapay zeka ve gerçek-zamanlı izlemeyi entegre ederek delik çapı yeterlilik oranını %98'e çıkarır ve manuel hata ayıklama süresini %90 azaltır; Kesme sıvıları yerine minimum miktarda yağlama (MQL) veya süper kritik CO₂ kullanılması, atık su deşarjını %90'ın üzerinde azaltır; %30'u aşan elektrooptik dönüşüm verimliliği ve %60 oranında azaltılmış birim enerji tüketimiyle, üst düzey üretimin ikili karbon hedeflerine ve çevre gereksinimlerine uygundur.

 

 

Lazer delme teknolojisinin olgunlaşmış uygulaması, havacılık, tıbbi cihazlar, yeni enerji araçları ve diğer alanlardaki titanyum alaşımlı bileşenlerin üretim süreçlerini yeniden şekillendiriyor ve temel çekirdek bileşenlerin seri üretimi için temel bir teknik destek haline geliyor.

 

Havacılık alanında bu teknoloji, sıcak uç bileşenlerin üretim sınırlarını aşar: Termal bariyer kaplamalı titanyum alaşımlı türbin kanatlarındaki soğutma deliklerinin femtosaniyelik lazerle işlenmesi, kaplamanın hasar görmesini önler, soğutma havası akışının tekdüzeliğini ve motor termal verimliliğini artırır, kanat ömrünü uzatır ve uçak gövdesi kaplamalarındaki ağırlık azaltıcı delik dizilerinin işleme verimliliğini artırarak uçağın hafifliğine katkıda bulunur.

 

Tıbbi cihaz alanında hassas tıp için sağlam bir yapısal temel oluşturur: Ortopedik implantların üç-boyutlu-delik ağı osseointegrasyonu hızlandırır, kardiyovasküler stentlerin mikro-oluk işlemesi yorgunluk ömrünü iyileştirir ve yapay kemikçiklerin mikro-delik işlemesi cerrahi süreyi kısaltır ve ameliyat sonrası işitme iyileşme oranını artırır.

Yeni enerji taşıtları ve tüketici elektroniği alanlarında, ürünün hafifletilmesini ve performansın yükseltilmesini teşvik eder: Güç aküsü muhafazalarının işlenmesi, cüruf kalıntısını ve kısa-devre risklerini önemli ölçüde azaltır ve hidrojen yakıt hücresi bipolar plakalarının mikro-delik işlenmesi, üretim kapasitesini önemli ölçüde artırır; Katlanabilir ekran menteşelerinin işlenmesi, ağırlığın azaltılmasını ve uzun katlanma ömrünü sağlar ve cep telefonu orta çerçevelerindeki hoparlör deliklerinin işlenmesi, istikrarlı akustik performans sağlar.

 

 

Ruihang Group, hassas işlemeleriniz için yüksek-kaliteli titanyum hammaddeleri üretme konusunda uzmanlaşmıştır. Daha fazla ayrıntı için lütfen E-posta yoluyla bizimle iletişime geçin:Sam.Rui@bjrh-titanium.com

 

Referans:
Voisey, KT, ve ark. "Lazer Delme." ScienceDirect Konuları, Elsevier, 2010-2022, https://www.sciencedirect.com/topics/materials-science/laser-drilling.